新型激光设备实现纳米级声子精准调控

科技日报北京3月30日电 来自美国罗切斯特大学和罗切斯特理工学院的科学家们推出了一种全新的“压缩声子激光器”，可以在纳米级别精准控制声子的运动。研究团队指出，这一突破性进展未来可能为探索引力机理、粒子加速和量子科学实验带来全新工具。研究相关论文已在最新一期《自然·通讯》杂志公开。

自20世纪60年代激光问世以来，这项技术不断推动着科学与生活领域的革新。从超市的扫描设备到视力矫正的手术室，激光无处不在。但传统激光关注的是光子——也就是光的微粒。现在，科研人员正在用类似的理念，将激光应用于控制另一种基本粒子——声子（即材料内部能量的微观单位），为未来量子测量和高精导航开启了新可能。

声子可以理解为物质内部的一种微小振动能量。过去二十年，科学界逐渐发展出能够像操控光一样操控这些声波的技术，也就是声子激光器。不过，因为噪声干扰难题，这一技术要在超精密仪器领域落地，还面临不小挑战。

其实，早在2019年，该团队就借助光镊技术，让声子在真空里被捕获和悬浮，并首次制造出了声子激光器。此次最新实验通过引入更加精细的光学调控办法，实现了声子激光的精准“推拉”，极大地减少了内部的振动波动。

团队成员介绍，虽然我们日常看到的激光像一束稳定的光，实际上内部却存在各种波动，这些波动在科学测量中会带来噪声，使信号识别变得不准确。这一次，团队通过“压缩”声子激光，降低了热噪声，显著提升了信号的稳定度。

这种经过降噪处理的声子激光器，未来有望在加速度测量等方面精度超过传统光激光与射频技术。研究人员表示，该技术有潜力在高精准引力感应器、量子导航等前沿领域大展拳脚。比如目前科学家们正在研究的量子罗盘，其理论上可以在不依赖卫星信号的情况下提供更加精准且抗干扰的定位方式。声子激光或许将成为未来量子导航系统的核心支撑技术之一。